存储器用铁电薄膜及电极材料的研究

铁电体独特的自发电极化双稳性质和非线性光学性质使其在光电子器件中得到广泛应用．为了实现器件的小型化和与微电子、光电子工艺兼容，铁电薄膜已成为一个研究热点．自发电极化的大小和取向以及外电场、缺陷和铁电薄膜／电极界面与自发电极化的交互作用决定了铁电薄膜的性质和服役行为．文章以铁电存储器和光电子器件应用为背景，选择了具有重大应用前景的Bi4-xLaxTi3O12（BLT）、SrBi2Ta2O9（SBT）、PbZrxTi1-xO3（PET）和LiNbO3（LN）铁电薄膜以及相关的La（Sr，Co）O3（LSCO）和LaNiO3（LNO）等电极材料为研究对象，研究了缺陷电荷和电畴的交互作用和它们在交变外电场中的动力学行为，探明了铁电薄膜疲劳现象的物理本质；从晶格结构与缺陷的观察研究入手，探索了材料铁电性质的起源和优化材料铁电性质的途径；从铁电薄膜／电极界面结构与性质的研究入手，寻找更有效、更稳定的电极材料与结构，从而为器件应用打下了基础；在研究外电场对铁电薄膜生长机制影响的基础上，找到了利用外电场调控铁电薄膜结构的新途径，发展了新的、与半导体器件和光电子器件工艺兼容的制膜方法．     

铁电薄膜底电极对薄膜结构与电性能的影响

研究了电极材料（Ｐｔ／Ｔｉ）对铁电ＰＬＺＴ（７．５／６５／３５）陶瓷薄膜结构和性能的影响．认为在Ｐｔ层厚度一定时，Ｔｉ层的厚度对铁电薄膜的结构和性能有显著影响．当Ｔｉ层过厚或过薄时，铁电薄膜的结构较差；而当Ｔｉ层的厚度适中时，则铁电薄膜的显向下微结构均匀，电性能较好，典型的剩余极化强度和矫顽场分别为２７．８μＣ·ｃｍ^-2和６５．１ｋＶ·ｃｍ^-1． 关键词：     

烘烤温度对溶胶-凝胶法制备镧掺杂钛酸铋薄膜结构与铁电性质的影响

采用溶胶-凝胶法，在保持薄膜结晶温度和有机物分解温度相同情况下，发现烘烤温度（即溶剂的挥发温度）对镧掺杂钛酸铋薄膜的晶体结构、表面形貌和铁电性质均产生重要影响.在较低烘烤温度下得到的薄膜（117）择优取向明显.但随着烘烤温度增加，薄膜的（117）择优取向逐渐减弱.薄膜的表面晶粒形貌则从棒状逐渐转变为盘状.还测量了薄膜的铁电性质，发现在250℃烘烤温度下得到的薄膜具有最大的剩余极化强度，2Pr为28.4μC/cm2.对实验现象进行了定性解释. 关键词： 溶胶-凝胶法 烘烤温度 铁电薄膜     

薄膜物理及其应用讲座：第六讲 铁电薄膜的物理性能和应用

铁电薄膜材料与器件是近年来高新技术研究的前沿和热点之一，文章概括介绍了铁电薄膜研究的现状，铁电薄膜的物理性能及其表征，铁电薄膜在微电子，光电子和集成光学等领域中的应用，并指出了当前铁电薄膜材料与器件研究中需要着重解决的一些问题。     

含Bi层状钙钛矿型铁电薄膜在金属电极上的非c轴取向生长研究

用sol—gel工艺直接在（111）Pt／Ti／SiO2／Si衬底上分别制备了62％a／b轴择优、65％（014）／（104）择优、高c轴择优取向生长的Bi3.15Nd0.85Ti3O12（BNdT）铁电薄膜。发现BNdT薄膜的铁电、介电和压电性能强烈依赖于晶粒的择优取向。从而证实BNdT中自发极化矢量P，靠近a轴。透射电镜观察表明，非c轴取向薄膜中的柱状晶粒从底电极Pt表面一直延伸到薄膜上表面。而c轴择优取向薄膜中的晶粒细小且主要呈等轴状。讨论了含Bi层状钙钛矿型铁电薄膜在金属电极上的择优取向生长机制。     

脉冲激光淀积BaTiO3薄膜的介电与铁电特性

用脉冲激光淀积方法在SrTiO₃衬底上制备了BaTiO₃/YBa₂Cu₃O_7-δ（铁电/超导）双层膜，X射线分析表明BaTiO₃薄膜是高度c取向的．对BaTiO₃薄膜的介电和铁电性能进行了实验研究．观察到铁电薄膜特有的电滞线和蝶型C-V曲线，薄膜呈现出较好的铁电性，在铁电随机存储等领域有重要的应用前景 关键词：     

应力对铋系铁电薄膜性能影响的研究进展

应力普遍存在于铁电薄膜中，是影响薄膜性能和薄膜电子器件可靠性的一个重要参数。本文系统介绍了本小组近年来所进行的应力对铋系铁电薄膜（Bi3.25La0.75Ti3O12，Bi3.15Nd0.85Ti3O12和SrBi2Ta2O9）的铁电性能及与铁电存储有关的开关、疲劳性能等影响的研究。结果表明：张应力有利于增大薄膜的剩余极化和开关电荷量，而压应力却使得两者都降低。还发现：应力对薄膜的开关时间、矫顽场、疲劳性能等都有影响。其结果都与“应力作用下薄膜内铁电畴的重新取向”有关。     

铁电薄膜存贮器及其疲劳机制的研究和进展

主要讨论了铁电薄膜用于研制铁电存贮器的进展情况，探讨了目前围绕电级，空间电荷，畴钉扎，应力和微结构等几个方面对铁电薄膜贮存器疲劳特性的影响，论述了铁电薄膜存贮器的研究现状和存在的一些问题。     

高气压反射式高能电子衍射仪监控脉冲激光外延氧化物薄膜

在超高真空分子束外延（MBE）生长技术中，反射式高能电子衍射仪（RHEED）能实时显示半导体和金属外延生长过程，给出薄膜表面结构和平整度的信息，成为MBE必备的原位表面分 析仪.为了研究氧化物薄膜如高温超导（YBa₂Cu₃O₇） 、铁电薄膜（Sr_1-xBa_x TiO₃）及它们的同质和异质外延结构的生长机理，获得高质量的符合各种应用 需要的氧化 物多层薄膜结构，在常规的制备氧化 关键词： 高温超导薄膜 RHEED     

铁电薄膜的制备，表征和应用

概括介绍了铁电薄膜的发展过程，分析了不同制备方法的优缺点，指出在制备中需要考虑的主要问题，给出了铁电薄膜基本参数、 物化结构性能、物理性质等的表征方法，讨论了铁电薄膜在热释电探测、光开关、随机存取存储器等方面的应用，最后简单介绍了我国有关单位铁电薄膜的研究情况。     

铁电薄腰的制备、表征和应用

概括介绍了铁电薄膜的发展过程，分析了不同制备方法的优缺点，指出了在制备中需要考虑的主婴问题，给出了铁电薄膜基本参数、物化结构性能、物理性质等的表征方法，讨论了铁电薄膜在热释电探测、光开关、随机存取存储器等方面的应用，最后简单介绍了我国有关单位铁电薄膜的研究情况．     

铁电薄膜、多层膜及异质结构研究

综述了铁电薄膜,多层膜和异质结构研究的新进展,分析了铁电薄膜不同制备方法的优缺点,重点介绍了铁电薄膜在铁电存储器,微电子机械系统及热释电红外探测器方面的应用,指出了目前铁电薄膜及器件设计研究需要重点解决一些问题。     

择优取向MgO缓冲层上制备的硅基Ba0.7Sr0.3TiO3薄膜的结构和性能研究

分别采用sol-gel法和磁控溅射法在Si（001）单晶衬底上制备出（111）和（001）取向的MgO缓冲层薄膜,随后在其上生长Ba_0.7Sr_0.3TiO₃（BST30）铁电薄膜.通过X射线衍射,扫描电子显微镜,原子力显微镜等方法研究了薄膜的微结构.实验结果发现,在较厚的MgO（001）缓冲层上可长出（101）取向的BST30薄膜,而在较薄的MgO（111） 缓冲层上则表现出（101）和（111）取向相互竞争的现象,随着MgO（111）缓冲 关键词： 0.7Sr_0.3TiO₃')" href="#">Ba_0.7Sr_0.3TiO₃ 铁电薄膜 择优取向 sol-gel     

铁电存储技术

简要说明了铁电随机存储器的工作原理及特点，详细阐述了阻碍铁电存储技术发展的技术难点，重点讨论了铁电薄膜材料的疲劳机理，并对铁电存储器的发展作了展望。     

激光分子束外延制备的BaTiO3及c取向YBa2Cu3O7-δ薄膜的生长模式

用反射式高能电子衍射（ＲＨＥＥＤ） 和原子力显微镜（ＡＦＭ） 研究激光分子束制备的铁电ＢａＴｉＯ３ 和高Ｔｃ 超导ｃ 取向Ｙ１Ｂａ２Ｃｕ３Ｏ７ 薄膜的生长模式,ＢＴＯ 铁电薄膜是原子级平整的层状生长模式;ｃ 取向ＹＢＣＯ 超导薄膜是ＳＫ生长模式 当薄膜厚度小于５ 个原胞时,层状生长,然后是台阶岛状生长．处理ＳｒＴｉＯ３ 基片表面可以改变ｃ 取向ＹＢＣＯ薄膜的生长模式     

用横场伊辛模型研究应力对铁电薄膜的热力学性质的影响

用横场伊辛模型研究了铁电薄膜的热力学性质.在体系的哈密顿量中引入一个两维的在平面内的应力，并假设应力从基底材料和薄膜材料之间的界面层到薄膜的表面层是呈指数形式衰减的.结果显示：压应力有利于极化，使居里温度向高温区移动，而张应力对极化和居里温度的影响正好相反.扩散长度对铁电薄膜的热力学性质有很大的影响. 关键词： 铁电薄膜 应力 横场伊辛模型     

铁电薄膜的多外场调控

铁电薄膜在非易失随机存储器、压电器件、热释电器件和电光器件中有着广泛的应用。由于极化—晶格—电荷自由度的强烈耦合,铁电薄膜的特性不仅可以被电场调控,也可以被多种其他外场调控。文章分别阐述了电场、力场和光场对铁电薄膜极化和导电特性的调控作用及物理机制,并展示了电驱动、机械驱动和光驱动等新型铁电器件的应用潜力。多种外场的调控作用可以突破传统电场调控在电路接入和击穿、漏电等失效行为方面的限制,为铁电器件的设计提供新思路。     

锆酸铅基反铁电薄膜研究现状与展望

距离发现反铁电已有70多年的历史,其独特的电场诱导相变行为使其在储能、换能器、驱动器、电卡制冷、负电容晶体管、热管理等领域显示出了巨大的应用价值.随着薄膜生长技术的发展及器件小型化、集成化趋势的需求,反铁电薄膜受到越来越多的关注.大量研究表明,反铁电从块体到薄膜显现出与块体不同的新奇物性,同时也面临更多挑战,如尺寸效应使得其反铁电特性在临界厚度下减弱甚至消失等.在此基础上,回顾了锆酸铅基反铁电研究的发展历史,从反铁电的起源、结构、相变到应用等方面进行了讨论.希望能够吸引更多的研究者关注反铁电薄膜的发展,探索未知的奥秘,共同开发更多的新材料和新应用.     

Si掺杂HfO_2薄膜的铁电和反铁电性质

通过改变Si掺杂量制备出了具有显著铁电和反铁电特征的HfO2纳米薄膜,对其电滞回线、电容-电压和漏电流-电压特性以及物相温度稳定性进行了对比研究.反铁电薄膜的介电系数大于铁电薄膜,在电场加载和减载过程中发生的可逆反铁电-铁电相变导致了双电滞回线的出现,在室温至185℃的测试温度范围内未出现反铁电→顺电相变.在电流-电压特性测量时观察到的负微分电阻效应归因于极化弛豫等慢响应机理的贡献.     

铁电薄膜可调带通滤波器

铁电薄膜的介电常数随外加电场强度的增加而减小.依据铁电薄膜的这一特性,提出了一种新颖的基于共面传输线结构的铁电薄膜可调带通滤波器.为了减小传输损耗,滤波器的导体部分由超导薄膜构成.滤波器的输入输出采用抽头线的方式分别与谐振器相接,外加电压通过输入输出端口直接施加到共面谐振器缝隙处的铁电薄膜上,用以改变铁电薄膜的介电常数,从而改变谐振器的谐振频率,实现带通滤波器通带频率的移动.这种新型可调带通滤波器具有结构紧凑、尺寸小及施加外加偏压容易等优点.仿真结果表明:铁电薄膜的介电常数在外加偏压下从250减小到150时,带通滤波器的传输特性曲线的形状基本保持不变,通带的中心频率从10.283GHz增加到10.518GHz,其3dB带宽保持在0.150GHz左右,反射损耗始终小于-17dB.